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Einleitung: Das Einführen des Elektrodenträgers ist ein kritischer Schritt bei der Cochlea-Implantation, der zu intracochleärem Trauma und in der Folge zu einer verminderten Hörleistung führen kann [1], [2]. In dieser Studie untersuchen wir umfassend die Auswirkungen des Ausrichtungswinkels und der Vorschubgeschwindigkeit auf tiefe Einführungen in künstlichen Scala-Tympani-Modellen mit präziser Makroanatomie und kontrollierten Reibungseigenschaften.

Methoden: Insgesamt 1033 motorisierte Einführungen wurden in sechs verschiedenen Scala-Tympani-Modellen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Ausrichtungswinkeln durchgeführt [3]. Die Modelle reproduzieren die dreidimensionale Geometrie der menschlichen Cochlea aus Mikro-Computertomographie-Scans und sind mit einer hydrophilen Beschichtung versehen, um in-vivo Reibungsbedingungen nachzuempfinden. Die Auswertung basiert auf Aufzeichnungen der Reaktionskräfte und der Detektion des Elektrodenverlaufs anhand von mikroskopischen Aufnahmen des Einführvorgangs. Darüber hinaus wurde ein mathematisches Modell entwickelt, welches die Abschätzung der Normalkraftverteilung entlang des Elektrodenträgers erlaubt.

Ergebnisse: Einführungen parallel zum basalen Verlauf der Cochlea reduzieren die intracochleären Kräfte, die vom Elektrodenträger ausgeübt werden, erheblich. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Kraftunterschiede hauptsächlich in der basalen Region der Scala Tympani eingeleitet werden, während der Einführungswinkel des Elektrodenträgers eine geringere Rolle für die Kräfte spielt, welche im apikalen Bereich auftreten. Parallele Einführungen sind auch mit einer deutlich gleichmäßigeren Bewegung der Elektrodenspitze assoziiert, was mutmaßlich lokale Spannungsspitzen während der Einführungen reduziert. Darüber hinaus ergab sich, dass eine langsamere Vorschubgeschwindigkeit die Kräfte während des Einführens verringert. Insbesondere konnten wir dadurch nachweisen, dass nicht konstante Vorschubprofile mit abnehmender Geschwindigkeit die maximal auftretenden Kräfte im Vergleich zu einem konstanten Vorschub mit der gleichen Gesamtdauer verringern.

Schlussfolgerungen: Ausrichtungswinkel parallel zur Mittellinie der Scala tympani und nicht konstante Vorschubgeschwindigkeitsprofile können bei der Cochlea-Implantation die Gleichmäßigkeit der Einführung und die Kraftspitzen verringern. Besondere Vorsicht ist in der basalen Region der Cochlea und während der letzten Phase des Einführens geboten, wo die größten Einführungskräfte erzeugt werden. Unsere Ergebnisse können dazu beitragen, klinische Leitlinien zu erstellen und chirurgische Instrumente für die manuelle und automatische Cochlea-Implantation zu verbessern. Insbesondere könnten nicht konstante Geschwindigkeitsprofile bei der robotergestützten Insertion von Elektrodenträgern eine direkte Anwendung finden.